(57)【要約】安価な材料を用い、従来のものより低い温度で製造することができる導電性基板とその製造方法を提供する。導電性基板は、基板１と、基板１上に設けた導電パターン５からなり、導電パターン５は、基板１側とは反対側の表面及びその近傍を除いて全体的にバインダー２中にアルミニウム微粒子３が分散された構造を有し、前記表面及びその近傍にはアルミニウム微粒子３が圧延され微粒子同士の導電性接合が形成された表面金属アルミニウム層４が形成されている。
2011065271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けた導電パターンからなり、前記導電パターンは、基板側とは反対側の表面及びその近傍を除いて全体的にバインダー中にアルミニウム微粒子が分散された構造を有し、前記表面及びその近傍には前記アルミニウム微粒子が圧延され前記アルミニウム微粒子同士の導電性接合が形成された表面金属アルミニウム層が形成されていることを特徴とする導電性基板。
【請求項２】
前記表面金属アルミニウム層は、前記バインダー中にアルミニウム微粒子を任意量分散した導電ペーストにより、基板上に成膜手段を用いて成膜パターンを形成し、前記アルミニウム微粒子を含む前記成膜パターン表面に対し水平方向と垂直方向への圧力印加と、加熱とを行って形成したものとしたことを特徴とする請求項１記載の導電性基板。
【請求項３】
前記基板をプラスチック基板としたことを特徴とする請求項１又は２記載の導電性基板。
【請求項４】
前記導電パターンの抵抗率を、１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ以上の範囲内の任意の値としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の導電性基板。
【請求項５】
前記導電パターンの抵抗率が１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ以上の範囲内の任意の値をとり、前記導電パターンを構成するアルミニウム微粒子の結晶子の結晶格子が圧力印加処理時に印刷・加熱溶媒除去処理後と比較して０．１％以上歪み、この格子歪がアルミニウム結晶の（１１１）面を表すＸ線回折ピークの０．０５°以上のシフトとして観察されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の導電性基板。
【請求項６】
絶縁性の樹脂からなる溶媒としてのバインダー中にアルミニウム微粒子を適宜量分散した導電ペーストにより、基板上に成膜手段を用いて成膜パターンを形成し、前記成膜パターンを加熱してこの成膜パターン中の前記溶媒を除去して乾燥し、前記アルミニウム微粒子を含む前記成膜パターン表面に対し水平方向と垂直方向への圧力印加処理と、加熱処理を行い、導電パターンを作成することを特徴とする導電性基板の製造方法。
【請求項７】
前記基板をプラスチック基板としたことを特徴とする請求項６記載の導電性基板の製造方法。
【請求項８】
前記導電パターンを作製するときの前記加熱時の温度となるプロセス温度を１５０℃以下で０℃を超える値の範囲内の任意の値としたことを特徴とする請求項６又は７記載の導電性基板の製造方法。
【請求項９】
前記導電パターンの抵抗率が１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ以上の範囲内の任意の値をとり、前記導電パターンを構成するアルミニウム微粒子の結晶子の結晶格子が圧力印加処理時に印刷・加熱溶媒除去処理後と比較して０．１％以上歪み、この格子歪がアルミニウム結晶の（１１１）面を表すＸ線回折ピークの０．０５°以上のシフトとして観察されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項記載の導電性基板の製造方法。
【請求項１０】
前記成膜パターンを形成し、該成膜パターンを加熱乾燥した後の導電パターンのアスペクト比が０．１以下となるように前記成膜パターンを形成し、加熱乾燥した後のパターン幅と前記圧力印加処理後のパターン幅とを比較したときのパターン幅変形率が１０％以内となるようにしたことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項記載の導電性基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に導電パターンを形成した導電性基板、特にアルミニウムを主成分とする導電パターンを形成した導電性基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に形成される導電パターンとして、今日までに、数多くの印刷による金属パターンの形成方法が報告されている。印刷で金属パターンを形成する場合、一度版を製造してしまえば、同じパターンを大量に高速に形成できる。また、真空プロセスやホトリソグラフィー等のプロセスが必要でないため、低エネルギー・低環境負荷な作製プロセスといえる。
しかし、現在までに報告されている導電ペーストの主流は、銀ペーストであり（特許文献１、２参照）、銀の地金の価格高騰や価格の変動などの問題があった。【０００３】
また、一般的に、金属パターン技術適用対象と考えられている有機エレクトロルミネッセンスや電池、ダイオード等のデバイスは仕事関数の高い電極と仕事関数の低い電極の組み合わせで作製されることから、銀インク一種類でこれらのデバイスを作製することは困難であった。
一方、本発明者らは印刷アルミニウム配線について報告しているが、抵抗率が高くデバイスに使用するには更なる抵抗率の低減が必要であった（非特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許公開２００９−１６２０１
【特許文献２】特許公開２００８−１８６３５３
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】吉田  学他、第１９回マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集、２００９年、Ｐ．２１
【非特許文献２】吉田  学他、第２３回エレクトロニクス実装学会講演大会講演論文集、２００９年、Ｐ．２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
印刷により作製したデバイスは、一般的な半導体プロセスで作製したデバイスと比較して電気特性が劣る傾向がある。これは、印刷プロセスを適応する際に、導体や半導体、誘電体等の材料をインク化し、フィルム基板上に電気回路を形成させることに関係している。機能性インク（工業用インクジェットや、超微細インクジェットに用いられるインクで、機能性材料をインク化したもの。金属超微粒子インク、導電性高分子インク、透明電極材料インク、蛍光体インクなど様々なインクが開発されている）は印刷適正を持たせるために、機能性微粒子、バインダー、界面活性剤、溶剤等の様々な物質を適切に混合して調製する。この機能性インクを用いて作製された印刷パターンの電気特性は、インク中に分散されている機能性微粒子間の接合状態に強く依存する。【０００７】
故に、例えば、一般的な金属インクを用いて低抵抗率金属配線を作製するには、印刷によりパターンを形成する過程のみでなく、溶媒を加熱除去して乾燥する過程、金属微粒子間を焼結させるための高温焼成過程が不可欠となる。これらの過程における焼成温度は基板の材質選択を制限する重要な因子となってくる。現在、焼成温度を低減させるための手法として金属ナノ粒子を用いた金属インクの研究が盛んに行われており、２００℃〜２５０℃付近の焼成温度でバルク銀の抵抗率（１．６×１０−６Ω・ｃｍ）に近い抵抗率約２．０×１０−６Ω・ｃｍが得られている。【０００８】
しかしながら、２００℃〜２５０℃という焼成温度はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の安価な樹脂基板に適応するには依然として高い値であるのと、金属ナノ粒子を用いたインク自身の価格が非常に高価であることとが、この技術を市場に普及させる際の壁となっている。また、アルミニウム等の非常に酸化されやすい材料を金属ナノ粒子化することは現在の技術では不可能である。
このため、印刷アルミニウムパターンを導電化させるためには、印刷アルミニウムパターンを形成しているアルミニウム微粒子間に金属接合を形成する必要がある。【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、安価な材料を用い、従来のものより低い温度で製造することができる導電性基板とその製造方法を提供することを目的とする。
また、応力印加時の印刷パターン幅の変形率が小さい方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、絶縁性の樹脂からなるバインダー中に球状、鱗片状（魚の鱗状）又は樹枝状（微結晶核よりある結晶軸方向に小枝状の金属結晶が放射状に成長した形状）等のアルミニウム微粒子を適宜量分散した導電ペーストにより、基板上に成膜手段を用いて成膜パターンを形成し、成膜パターンを加熱してこの成膜パターン中の溶媒を除去して乾燥し、その成膜パターンのアルミニウム微粒子を構成する金属結晶子に効率よく応力を印加し、結晶格子に歪みを発生させ、アルミニウム微粒子表面にできる絶縁性の酸化アルミニウム膜を破壊することによりアルミニウム微粒子間の導電性接合を形成する手段を採用する。なお、下記「粉末」は、上記微粒子よりなる粉末をいう。【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために下記の（１）から（１０）記載の具体的な解決手段を採用する。
（１）導電性基板は、基板と、前記基板上に設けた導電パターンからなり、導電パターンは、基板側とは反対側の表面及びその近傍を除いて全体的にバインダー中にアルミニウム微粒子が分散された構造を有し、前記表面及びその近傍にはアルミニウム微粒子が圧延され前記アルミニウム微粒子同士の導電性接合が形成された表面金属アルミニウム層が形成されている。
（２）導電性基板の表面金属アルミニウム層は、バインダー中にアルミニウム微粒子を任意量分散した導電ペーストにより、基板上に成膜手段を用いて成膜パターンを形成し、アルミニウム微粒子を含む成膜パターン表面に対し水平方向と垂直方向への圧力印加と、加熱とを行って形成したものとする。【００１２】
（３）導電性基板の基板は、プラスチック基板とする。
（４）導電性基板の導電パターンの抵抗率を、１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ（金属アルミニウムの抵抗率）以上の範囲内の任意の値とする。
（５）導電性基板の導電パターンの抵抗率を１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ以上の範囲内の任意の値とし、導電パターンを構成するアルミニウム微粒子の結晶子の結晶格子が圧力印加処理時に印刷・加熱溶媒除去処理後と比較して０．１％以上歪み、この格子歪をアルミニウム結晶の（１１１）面を表すＸ線回折ピークの０．０５°以上のシフトとして観察されるようにする。【００１３】
（６）導電性基板の製造方法において、絶縁性の樹脂からなる溶媒としてのバインダー中にアルミニウム微粒子を適宜量分散した導電ペーストにより、基板上に成膜手段を用いて成膜パターンを形成し、前記成膜パターンを加熱してこの成膜パターン中の溶媒を除去して乾燥し、前記アルミニウム微粒子を含む前記成膜パターン表面に対し水平方向と垂直方向への圧力印加処理と、加熱処理を行い、導電パターンを作成する。
（７）導電性基板の製造方法において、基板をプラスチック基板とする。
（８）導電性基板の製造方法において、導電パターンを作製するときの前記加熱時の温度となるプロセス温度を１５０℃以下で０℃を超える値の範囲内の任意の値とする。【００１４】
（９）導電性基板の製造方法において、導電パターンの抵抗率が１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ以上の範囲内の任意の値をとり、導電パターンを構成するアルミニウム微粒子の結晶子の結晶格子が圧力印加処理時に印刷・加熱溶媒除去処理後と比較して０．１％以上歪み、この格子歪がアルミニウム結晶の（１１１）面を表すＸ線回折ピークの０．０５°以上のシフトとして観察されるようにする。
（１０）導電性基板の製造方法において、成膜パターンを形成し、この成膜パターンを加熱乾燥した後の導電パターンのアスペクト比（パターン高／パターン幅）が０．１以下となるように成膜パターンを形成し、加熱乾燥した後のパターン幅と前記圧力印加処理後のパターン幅とを比較したときのパターン幅変形率が１０％以内となるようにする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の製造方法は、アルミニウム微粒子を構成する金属結晶子に効率よく応力を印加し、結晶格子に歪みを発生させ、アルミニウム微粒子表面にできる絶縁性の酸化アルミニウム膜を破壊することによりアルミニウム微粒子間の導電性接合を形成することができる。
具体的には、微粒子表面に絶縁性金属酸化物を作りやすいアルミニウム微粒子を用いた導電ペースト（バインダーを含む）により成膜（例えば、印刷）パターンを形成し、前記成膜パターンを加熱してこの成膜パターン中の溶媒を除去して乾燥し、この成膜パターン表面に対し水平方向および垂直方向への圧力印加と加熱とを施すことにより、アルミニウム微粒子表面にできる絶縁性の酸化アルミニウム膜を破壊し、アルミニウム微粒子間の良好な導電性接合を形成する。【００１６】
本発明の導電性基板は、導電パターンが、基板側とは反対側の表面及びその近傍を除いて全体的にバインダー中にアルミニウム微粒子が分散された構造を有する。このため、導電パターンは、実質的に、基板側にバインダー樹脂中にアルミニウム微粒子が分散された層が形成され、基板側とは反対側の表面及びその近傍にはアルミニウム微粒子が圧延され微粒子同士の導電性接合が形成された表面金属アルミニウム層が形成されるので、表面金属アルミニウム層で確実に導電体層を形成することができ、バインダー樹脂中にアルミニウム微粒子が分散された層で確実に半導電体層を形成することができる。
このようなアルミニウムを主成分とする導電パターンを形成した導電性基板とその製造方法は、対象を選ばず、デバイスの電極や金属配線、アンテナ等の様々な導電部を有する装置に適用して良好な導電性接合を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明におけるアルミニウムを主成分とする導電パターンの断面を示す模式図である。
【図２】本発明におけるアルミニウムを主成分とする導電パターンを作製する方法を説明する模式図である。
【図３】本発明の製造装置の実施例１を示す。
【図４】本発明に係る成膜パターンに作用する力の説明図である。
【図５】本発明の製造装置の実施例２を示す。
【図６】本発明におけるアルミニウムを主成分とする導電パターン内の結晶格子の歪をＸ線回折スペクトルより評価する方法を説明する模式図である。
【図７】本発明の実施例で用いた二種類のアルミニウム粉末の粒度分布を示す図である。
【図８】本発明の加熱加圧法と一般的なロール加圧法を適応したアルミニウムを主成分とする導電パターンのＸ線回折スペクトル変化を示す図である。
【図９】本発明の加熱加圧法を適応したＵＨＦ−ＲＦＩＤ用ＩＣパッドのパターン変形を観察したレーザー共焦点顕微鏡像を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  基板
２  バインダー樹脂
３  アルミニウム微粒子
４  表面金属アルミニウム層
５  導電パターン
１１  アルミニウム微粒子
１２  バインダー樹脂
１３  基板
１４  酸化アルミニウム層
１５  表面金属アルミニウム層
３０  製造装置
３１  支持台
３２  ステージ
３３  基板
３４  成膜パターン
３５  加圧ローラー
３６  回転軸
３７  回転方向
３８  Ｚ軸方向
３９  輪郭線
４０  ギャップＧｒ−ｓ
４１  Ｘ軸方向
４２  Ｙ軸方向
４３  所定の深さ
４４  加圧ローラーの半径
４５  ステージ制御部
４６  加圧ローラー制御部
４７  製造プロセス制御部
４８  回転体
４９  回転軸
５０  偏心ローラー
５１  偏心軸
５２  点
５３  回転方向
５４  軌跡
５５  偏心ローラー制御部
５６  回転体制御部
５７  製造プロセス制御部
５８  間隔
５９  ギャップＧｒ−ｓ
６０  製造装置
７１  低角側にシフトした回折ピーク特性
７２  元の回折ピーク特性
７３  高角側にシフトした回折ピーク特性
７４  引っ張り応力を受けた結晶格子
７５  元の結晶格子
７６  圧縮応力を受けた結晶格子
Ｐｖ  Ｚ軸方向の押圧力
Ｐｈ  ＸＹ平面に沿った水平方向の力
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
（アルミニウムを主成分とする導電パターンを設けた導電性基板）
図１は本願発明のアルミニウムを主成分とする導電パターンを基板上に設けた導電性基板の断面図である。
図１に示すように、本願発明の導電性基板は、基板１上に導電パターン５が設けられている。導電パターン５は、基板１側とは反対側の「表面及びその近傍」（以下、導電パターンの「加圧面測」と表す）を除いて全体的にバインダー２中にアルミニウム微粒子３が分散された構造を有し、前記導電パターンの「加圧面測」には表面金属アルミニウム層４が形成されている。バインダー２に対するアルミニウム微粒子３の比率は、アルミニウム微粒子３の径にもよるが、導電パターン５の導電率や抵抗値等の求める特性に応じて変わる。【００２０】
この表面金属アルミニウム層４は、以下に述べる本発明に特有の製造方法により形成される。すなわち、
絶縁性の樹脂からなるバインダー中に球状、鱗片状（魚の鱗状）又は樹枝状（微結晶核よりある結晶軸方向に小枝状の金属結晶が放射状に成長した形状）等のアルミニウム微粒子を必要な量（求める導電パターン５の導電率や抵抗値等に応じた量）分散した導電ペーストにより、基板上に印刷やコーティング等の成膜手段を用いて成膜パターン（例えば、印刷パターン）を形成し、この成膜パターンを加熱して成膜パターン中の溶媒を除去して乾燥し（換言すると、溶媒を蒸発させ乾固させる）、前記アルミニウム微粒子を含む成膜パターン（例えば、印刷パターン）表面に対し水平方向（例えば、基板表面と同じ向き）および垂直方向（例えば、基板表面に対し垂直方向）への圧力印加と、加熱（微粒子間の焼結を促進するため）とを行って形成する。【００２１】
上記工程のうち、「成膜手段を用いて成膜パターン（例えば、印刷パターン）を形成し、成膜パターンを加熱してこの成膜パターン中の溶媒を除去して乾燥する」工程を「成膜・加熱溶媒除去処理」という。特に、成膜手段を印刷手段とし、成膜パターンを印刷パターンとした場合の上記「成膜・加熱溶媒除去処理」を「印刷・加熱溶媒除去処理」工程という。
また、「アルミニウム微粒子を含む成膜パターン表面に対し水平方向と垂直方向への圧力の印加」工程を「圧力印加処理」工程という。
ここでいう、成膜パターン表面に対し水平方向（例えば、基板表面と同じ向き）および垂直方向（例えば、基板表面に対し垂直方向）への圧力印加手段と、加熱（微粒子間の焼結を促進するため）手段については、詳しくは、図２で説明する。【００２２】
バインダー２の層は、基板１の上面に垂直な方向において、基本的に、基板１に接する面側から表面金属アルミニウム層４の外気と接する面（圧力印加面）側までの厚さを有し、且つアルミニウム微粒子３の径以上の厚さになる。このバインダー２の層内には、基板面と垂直な方向にみた断面において、表面金属アルミニウム層４とアルミニウム微粒子３の層が存在する例が好ましいが、表面金属アルミニウム層４のみであってもよい。【００２３】
表面金属アルミニウム層４において、圧力印加面側のアルミニウム微粒子３は隣接するもの同士が絶縁性の酸化アルミニウム膜を破壊するようにアルミニウム微粒子間の導電性接合を形成して（つぶれて）略平坦になっているが、圧力印加面と反対側（基板に近い側）のアルミニウム微粒子３は元の形状（この例では、球形状）の一部を保っている傾向を示す。この傾向は圧力の印加程度に応じて異なる。
導電性基板のそれぞれの部位を構成する物質と製造方法を次に示す。【００２４】
基板１としては、通常用いられるものであれば特に限定されず、いかなる材料の物を用いても良い。一般に好適に用いられる物としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が挙げられる。また、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の材料のプラスチック基板、好ましくはプラスチックフィルム基板、グリーンシート等のセラミックスフィルムなど、可撓性のあるフィルム基板等を用いることができる。基板の厚さは特に限定しないが、素子を安定に保持する強度を有する必要があることと、可撓性を必要とする場合があるため、１０μｍから１０００μｍの間の任意の値が好ましい。【００２５】
バインダー２を構成する材料は、絶縁性の樹脂からなり、特に限定されるものではないが、好ましくはアクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、エポキシ系樹脂、導電性高分子材料、パリレン、シラザン系材料、シロキサン系材料等が用いられる。【００２６】
アルミニウム微粒子３に関しては、球状、鱗片状（魚の鱗状）又は樹枝状（微結晶核よりある結晶軸方向に小枝状の金属結晶が放射状に成長した形状）等の微粒子で、通常用いられるアルミニウム金属のものであれば特に限定されず、いかなるアルミニウム微粒子を用いても良い。以下、アルミニウム微粒子３の形状が球状の場合について説明する。アルミニウム微粒子３は、バインダー２の層中に埋設できるものであれば、特に限定されないが、小さい微粒子ほど表面酸化膜の影響を受けやすいことや、粒径が大きい微粒子では成膜手段により制限される、特に成膜手段を印刷とした場合にはパターニングが困難になること等から、１μｍから１００μｍの範囲内の値のものが好適である。なお、下記「粉末」は、上記微粒子よりなる粉末をいう。【００２７】
バインダー２とアルミニウム微粒子３の混合方法に関しては、通常用いられる方法であれば特に限定されず、いかなる方法を用いても良い。一般的に好適に用いられる方法としては、ボールミル攪拌法、自公転式攪拌法、超音波攪拌法、三本ローラー法等が挙げられる。
バインダー２とアルミニウム微粒子３を混合したペーストのパターンを形成する方法としては、通常用いられる方法であれば特に限定されず、いかなる方法を用いても良い。一般的に好適に用いられるパターン形成方法としては、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、ドクターブレード法、スリットコーター法、ディスペンシング法、マイクロコンタクトプリント法、ナノインプリント法等が挙げられる。【００２８】
本発明の導電性基板は、導電パターンが、基板側とは反対側の表面及びその近傍を除いて全体的にバインダー中にアルミニウム微粒子が分散された構造を有する。このため、導電パターンは、実質的に、基板側にバインダー樹脂中にアルミニウム微粒子が分散された層が形成され、表面及びその近傍にはアルミニウム微粒子が圧延され微粒子同士の導電性接合が形成された表面金属アルミニウム層が形成されるので、表面金属アルミニウム層で確実に導電体層を形成することができ、バインダー樹脂中にアルミニウム微粒子が分散された層で確実に半導電体層を形成することができる。【００２９】
（アルミニウムを主成分とする導電パターンの製造方法）
図２は本願発明のアルミニウムを主成分とする導電パターンの製造過程の断面図と加圧方法を示す模式図である。
図２（ａ）は、比較のために、一般的な加熱加圧法を適応したときのアルミニウムパターンの変化を示し、図２（ｂ）は本願発明の加熱加圧法を適応したときのアルミニウムパターンに相応する導電パターンの変化を示している。図２（ａ）は図２（ａ）（ａ１）と図２（ａ）（ａ２）からなる。図２（ｂ）は図２（ｂ）（ｂ１）と図２（ｂ）（ｂ２）からなる。【００３０】
図２（ａ）の一般的な加熱加圧法は、一般的なロールプレス法とも云われ、二本のローラー（ヒーターユニットを持つ）間に試料を挟み込んで加圧する方法であり、例えば、後述する株式会社日東反応機製ロールプレス装置に適用されている。この一般的な加熱加圧法は、まず、図２（ａ）（ａ１）に示すように、絶縁性の樹脂からなるバインダー１１２中に球状のアルミニウム微粒子１１１を適宜量分散した導電ペーストにより、基板１１３上に成膜手段を用いて成膜パターン１１０を形成し、前記アルミニウム微粒子を含む成膜パターン表面に対し垂直方向（例えば、基板表面に垂直な方向）に力Ｆａを印加しながら加熱し、図２（ａ）（ａ２）に示すように加熱固化する。【００３１】
図２（ａ）に示す一般的な加熱加圧法を適応した場合、圧力は基板１１３に対し垂直方向のみに印加され、成膜パターン内に発生する応力はアルミニウム微粒子１１１に作用する応力とバインダー樹脂１１２に作用する応力に分散されるため、効率的にアルミニウム微粒子１１１中の結晶子の結晶格子を歪ませることができない。それ故、図２（ａ）（ａ２）に、アルミニウム微粒子１１１の部分拡大図として矢印で引き出して示すように、酸化アルミニウム層１１４がアルミニウム微粒子１１１の表面に残留してしまい、隣接するアルミニウム微粒子１１１間の導電性接合を形成するには至らない。【００３２】
一方、図２（ｂ）に示す本願発明の加熱加圧法は、まず、図２（ｂ）（ｂ１）に示すように、絶縁性の樹脂からなるバインダー１２中に球状のアルミニウム微粒子１１を適宜量分散した導電ペーストにより、基板１３上に印刷やコーティング等の成膜手段を用いて成膜パターン１０を形成し、この成膜パターン１０を加熱して成膜パターン１０中の溶媒を除去して乾燥し、前記アルミニウム微粒子１１を含む成膜パターン（例えば、印刷パターン）１０表面に対し水平方向（例えば、基板上面と同じ向き）および垂直方向（例えば、基板上面に対し垂直方向）への圧力印加と、加熱（微粒子間の焼結を促進するため）とを行って、図２（ｂ）（ｂ２）に示すように表面金属アルミニウム層１５を形成する。【００３３】
ここでいう「水平方向と垂直方向への圧力印加」とは、基本的に、垂直に圧力を印加しながら水平方向へ移動することを意味するが、例えば、導電ペーストの成膜パターン１０の表面側に図２（ｂ）（ｂ１）に示す弧を描くような力Ｆｂを加えることをも意味し、この場合には、云わば、導電ペーストの成膜パターン１０の表面側にあるバインダー１２およびアルミニウム微粒子１１に弧を描くような力Ｆｂを加える。この加工工程を導電ペーストの表面側全体に行う。【００３４】
図２（ｂ）に示す本願発明の加熱加圧法を用いれば、導電ペーストの成膜パターン１０表面側に水平方向の圧力と鉛直方向の圧力を印加するため、水平方向の圧力成分でバインダー１２が取り去られ、アルミニウム微粒子１１表面が露出したところにさらなる圧力（力Ｆｂの導電ペーストに接する箇所は、線ではなく所定の面積を有するため、同じ箇所に連続的に圧力が作用する）が印加されるためアルミニウム微粒子１１が圧延され微粒子同士の導電性接合が形成され、表面金属アルミニウム層５が形成される。
ここで、導電ペーストの成膜パターン１０に力Ｆｂを作用させる部材は、図示していないが、例えば、偏心軸に設けたローラー等を用いる。即ち、ローラーが軸支されている回転軸が偏心しているため、ローラー自体は、自転しながら、偏心軸の回転に伴って、図２（ｂ）の力Ｆｂの弧状運動を行う。【００３５】
この際、隣接するアルミニウム微粒子１１内の結晶子同士が圧力により接合を形成するため、その部分に結晶格子の歪が生じる。
パターン幅の変形に関しては、図２（ａ）の一般的な加熱加圧法を適応した場合、導電パターンの体積変化は起こらず、膜厚が薄膜化されるため、パターン幅が増加してしまう。一方、図２（ｂ）の本願発明の加熱加圧法を適応した場合、余分なバインダーが水平方向の圧力により取り去られるため、パターン幅の変化は小さい。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明の加熱加圧法を実施するための製造装置および製造方法の実施例を示す。
図３は、本発明の導電性基板の製造方法を実行するための製造装置の実施例１を示す。
この製造装置３０は、主には、支持台３１上に、ＸＹ方向に移動制御自在なステージ３２と、回転制御しながらＺ方向に移動制御自在な加圧ローラー３５と、これらの制御装置（４５〜４７からなる）と、ステージ３２と加圧ローラー３５を制御前に予め所定の関係に保持する支持機構（図示省略）を有する。【００３７】
ステージ３２は、モータ等の駆動源を備えた駆動手段を有し、支持台３１上を、平面上のＸ軸方向４１およびＹ軸方向４２に移動自在に支持され、ステージ制御部４５の制御により回転方向（一方向、往復）、回転速度および停止位置等が制御される。往復動作の場合の移動距離や単位時間内の往復動作回数はステージ制御部４５により任意に設定できる。ステージ３２上には、本発明の製造方法を適用するための、成膜パターン３４を設けた基板３３が裁置される。【００３８】
支持台３１には、ステージ３２の上面から所定の加圧ローラー−ステージ間ギャップＧｒ−ｓ４０の間隔だけ離間した位置に、加圧ローラー３５の外周対向部が位置するように加圧ローラー３５の回転軸３６が配置される。このことは、例えば、回転軸３６の中心が、「加圧ローラー３５の半径４４＋ギャップＧｒ−ｓ４０」の長さだけステージ３２の上面からＺ軸方向に離間した位置として制御することができることを意味する。回転軸３６の軸中心はステージ３２の上面と平行とする。
ギャップＧｒ−ｓ４０の間隔は、製造プロセスの制御開始前に、対向する加圧ローラー３５と成膜パターン３４が接触しないようにする隙間の間隔を含む。【００３９】
回転軸３６は、回転制御自在且つＺ軸方向移動制御自在に設けられている。回転軸３６には、駆動源としてのモータ（図示省略）の回転軸（図示省略）が連結されている。回転軸３６は、モータの回転軸と連結された状態で、Ｚ軸方向３８へ移動できるような構造体（図示省略）を有して図示しない支持機構（図示省略）に設けられている。例えば、加圧ローラー３５の回転軸３６に連結した状態のモータを、略Ｌ字状の構造体（図示省略）の一辺に取り付け、その略Ｌ字状の構造体の他辺を支持台３１に対して垂直（Ｚ軸方向３８）に移動できるように設ける（図示省略）。前記垂直（Ｚ軸方向３８）に移動できる構造は、直線状のギヤと、モータの回転軸に設けた回転ギヤの組み合わせ構造や、対向部材が圧電モータを構成する構造等として構成できる。【００４０】
加圧ローラー制御部４６は、上記複数のモータの回転方向３７（一方向、往復）、回転速度および停止位置等を制御し、回転軸３６の回転制御およびＺ軸方向移動制御を行う。
制御装置は、加圧ローラー制御部４６、ステージ制御部４５および製造プロセス制御部４７からなる。製造プロセス制御部４７は制御部全体を制御する。【００４１】
次に、図３の実施例における、本発明の加熱加圧法の製造プロセスを説明する。
予め、所定の組成の導電ペーストを基板３３上に印刷して印刷パターンを形成し、この印刷パターンをプロセス温度で乾燥し、乾燥後の成膜パターン３４を備えた基板３３を、ステージ３２上へ裁置しておく。【００４２】
この段階で、製造プロセス制御部４７は、加圧ローラー−ステージ間ギャップＧｒ−ｓ４０の値（制御のパラメータとしては、ステージ３２上面と回転軸３６中心までの長さ）、Ｚ軸方向の基板３３および成膜パターン３４の厚みの値等をそれぞれ記憶手段（図示省略）に記憶する。上記それぞれの値の取得手段は当業者に自明な手段から選択する。
また、成膜パターン３４に印加される加圧ローラー３５の押圧力は、予め、回転軸３６のＺ軸方向の移動制御量を表す「加圧ローラー３５の半径４４＋ギャップＧｒ−ｓ４０」の値と、サンプルの成膜パターン資料に印加される圧力センサ（図示省略）の値の関係としてテーブル（記憶手段）に記憶しておく。【００４３】
この状態から、全体の制御を行う製造プロセス制御部４７の制御ステップの実行に基づいた加圧ローラー制御部４６の制御動作により、加圧ローラー３５の回転軸３６の回転制御（例えば、一方向動作、又は、往復動作制御、往復時の中心角範囲制御および単位時間あたりの往復回数制御、速度制御、回転数制御等）を行うと共に、回転軸３６のＺ軸方向の移動制御を行う。回転制御の開始は、成膜パターン３４に対する加圧ローラー３５の押圧力がゼロから所定の値になるまでの間の任意のタイミングとすることができる。【００４４】
Ｚ軸方向の移動制御の態様は、まず、ギャップＧｒ−ｓ４０の間隔を縮めるように制御することにより、加圧ローラー３５を成膜パターン３４に接触させ、その接触後更に成膜パターン３４に対する加圧ローラー３５の押圧力が所定圧力となるように押圧する。
このとき、加圧ローラー３５が回転しているとすると、成膜パターン３４の表面には、上記加圧ローラー３５の押圧力以外に、加圧ローラー３５の接線方向の力、即ち、ＸＹ平面に沿った水平方向の力が作用する。【００４５】
更に、ステージ３２がＸＹ軸方向に駆動制御されていると、成膜パターン３４における加圧ローラー３５の圧接箇所がＸＹ平面に沿って移動することにより、Ｚ軸方向の押圧力とＸＹ平面に沿った水平方向の力が成膜パターン３４のＸＹ平面に沿って移動することになる。【００４６】
この段階で、成膜パターン３４に作用する力は、加圧ローラー３５によるＺ軸方向の押圧力とＸＹ平面に沿った水平方向の力になる。図４に加圧ローラー３５によるＺ軸方向の押圧力ＰｖとＸＹ平面に沿った水平方向の力Ｐｈの作用例を示す。図４は成膜パターンに作用する力の説明図である。【００４７】
この状態を発生するために、図３において、加圧ローラー３５の運動と、ステージ３２の運動と、加圧ローラー−ステージ間のギャップＧｒ−ｓ４０の３つのパラメータを以下の現象が発生するように制御する。この現象は、成膜パターン３４に加圧ローラー３５によるＺ軸方向の押圧力とＸＹ平面に沿った水平方向の力を作用させることにより、成膜パターン３４中のバインダー（例えば、バインダー樹脂）の剪断応力以上の力を発生させ、このバインダーを破壊すると同時に、アルミニウム微粒子等の金属微粒子の塑性変形をおこさせ表面酸化膜を破壊し、隣接する金属微粒子内の結晶子同士が圧力により接合を形成する現象をいう。【００４８】
この加圧ローラー３５によるＺ軸方向の押圧力ＰｖとＸＹ平面に沿った水平方向の力Ｐｈが成膜パターン３４に作用して上記接合が発生している図４の状態のまま、図３におけるＺ軸方向の押圧力を、ギャップＧｒ−ｓ４０の制御により、加圧ローラー３５と成膜パターン３４との接触位置が、成膜パターン３４のバインダーが破壊されない前の元の位置からバインダーが破壊された所定の深さ４３の位置まで印加する。加圧ローラー３５の移動後の位置をその輪郭線３９で示す。この間、ステージ３２の制御も加熱制御も行う。【００４９】
深さ４３の位置は、成膜パターン３４が最終的に図１の状態、すなわち、成膜パターン３４が最終的に導電パターンになる位置で、「導電パターン５は、基板１側とは反対側の「表面及びその近傍」（以下、導電パターンの「加圧面測」と表す）を除いて全体的にバインダー２中にアルミニウム微粒子３が分散された構造を有し、前記導電パターンの「加圧面測」には表面金属アルミニウム層４が形成されている。バインダー２に対するアルミニウム微粒子３の比率は、アルミニウム微粒子３の径にもよるが、導電パターン５の導電率や抵抗値等の求める特性に応じて変わる状態となる位置となる。【００５０】
更に前記状態を具体的な例で示すと、図８のアルミニウム粉末を用いた導電パターンに関するＸ線回析スペクトル特性を示す状態となる。
成膜パターン３４が製造プロセスの最終段階で所定の導電パターンとしての特性を有する構成となった後、製造プロセス制御部４７は、加圧ローラー制御部４６およびステージ制御部４５を介して、加圧ローラー３５を成膜パターン３４から漸次離間するＺ軸方向へ駆動制御し、必要なプロセス終了処理を行う。【００５１】
図５は、図２（ｂ）に示す力Ｆｂの弧状運動を発生するための、偏心軸にローラーを設けた製造装置の実施例２である。
図５の製造装置６０において、図３の製造装置の説明で用いた符号と同じ符号は同じ技術的意味を有するものとして、ここでは説明を省略する。
図５の実施例において図３の実施例と相違する主な構成は、加圧ローラーの代わりに、回転体に軸支した偏心ローラーを用いた点にある。【００５２】
以下、図５の実施例の構成について詳細に説明する。
支持台３１には、ステージ３２の上面から所定のギャップＧｒ−ｓ５９および間隔５８の間隔だけ離間した位置に、回転軸４９が回転自在に配置される。回転軸４９および偏心軸５１の軸中心はステージ３２の平面と平行とする。
ギャップＧｒ−ｓ５９の間隔は、製造プロセスにおける製造装置の制御動作開始前の時点において、対向する偏心ローラー５０と成膜パターン３４が接触しないようにする隙間の間隔を含む。【００５３】
なお、制御パラメータとしては、例えば、「ギャップＧｒ−ｓ５９＋間隔５８」を使用することができる。このことは、例えば、回転軸４９の中心が、「ギャップＧｒ−ｓ５９＋間隔５８」の長さだけステージ３２の上面からＺ軸方向に離間した位置として、回転軸４９の位置を制御することができる。
回転体４８は、例えば、円板、ローラー、円筒等として構成される。
回転軸４９は、図３の回転軸３６の例と同様に回転制御自在且つＺ軸方向移動制御自在に設けられている。【００５４】
回転軸４９には、駆動源としてのモータ（図示省略）の回転軸（図示省略）が連結されている。回転軸４９は、モータの回転軸と連結された状態で、Ｚ軸方向３８へ移動できるような構造体（図示省略）を有して図示しない支持機構（図示省略）に設けられている。例えば、回転軸４９に連結した状態のモータを、略Ｌ字状の構造体（図示省略）の一辺に取り付け、その略Ｌ字状の構造体の他辺を支持台３１に対して垂直（Ｚ軸方向３８）に移動できるように設ける（図示省略）。前記垂直（Ｚ軸方向３８）に移動できる構造は、直線状のギヤと、モータの回転軸に設けた回転ギヤの組み合わせ構造や、対向部材が圧電モータを構成する構造等として構成できる。【００５５】
回転体制御部５６は、上記複数のモータの回転方向３７（一方向、往復）、回転速度および停止位置等を制御し、回転軸４９の回転制御およびＺ軸方向移動制御を行う。
回転体４８には、回転軸４９の軸心から離間した偏心位置に回転軸となる偏心軸５１を回転自在に設ける。偏心軸５１には偏心ローラー５０が一体的に設けられている。
偏心軸５１には、駆動源としてのモータ（図示省略）の回転軸（図示省略）が連結されている。偏心軸５１と連結された状態のモータは、例えば、回転体４８に支持構造体（図示省略）によって固定されている。偏心軸５１は、回転制御自在に設けられている。【００５６】
回転軸４９の軸方向と直交する方向（半径方向）で、回転軸４９の軸心から偏心軸５１の軸心を結んだ線の延長線上における、回転軸４９の軸心から回転体４８の外周上の点までの長さ（即ち、半径）よりも、上記延長線上の偏心ローラー５０の外周上の点５２までの長さ（便宜上、見かけ上の半径Ａという）が長くなるようにする。この回転体４８と偏心ローラー５０の相対関係により、本発明の加熱加圧処理中は、偏心ローラー５０のみが成膜パターンに作用することになる。【００５７】
回転体４８の回転範囲は、偏心ローラー５０が成膜パターン３４に作用する範囲よりも少し大きければ問題なく、例えば、図５に前記点５２の軌跡５４として例示してある。
成膜パターン３４への印加圧力の制御に用いるパラメータとなる、偏心ローラー５０と成膜パターン３４の間のＺ軸方向のギャップＧｒ−ｓ５９は、Ｚ軸上に投影した、偏心ローラー５０の外周上の点の位置と成膜パターン３４上の点の位置の間の最も近い間隔として定義される。【００５８】
一方、見かけ上の半径Ａは、「回転軸４９の軸心から偏心軸５１の軸心までの長さ＋偏心ローラー５０の半径の長さ」として定義できる。
間隔５８は、「「「回転軸４９の軸心から偏心軸５１の軸心までの長さ」×「ｃｏｓθ」」＋「偏心ローラー５０の半径」」として求まる。ここで、「θ」は、回転軸４９の軸心と回転軸５１の軸心を結んだ線とＺ軸方向３８との成す角度を意味する。【００５９】
成膜パターン３４の加熱加圧処理時には、製造プロセス制御部５７の制御下における、偏心ローラー制御部５５の制御により偏心ローラー５０を、任意の回転方向５３（一方向又は両方向、任意中心角範囲等）へ、任意期間の間回転させながら、回転体４８を成膜パターンの加熱加圧処理に係わる中心角θ範囲を含む任意の角度範囲、任意方向（一方向又は両方向回転）へ回転させて、成膜パターン３４を加熱加工処理する。【００６０】
偏心ローラー制御部５５は、上記偏心軸５１に連結したモータの回転方向５３（一方向、往復）、回転速度および停止位置等を制御し、偏心ローラー５０の回転制御を行う。
制御装置は、偏心ローラー制御部５５、回転体制御部５６、ステージ制御部４５および製造プロセス制御部５７からなる。製造プロセス制御部５７は前記制御部４５、５５、５６を統括的に制御する。【００６１】
次に、図５の実施例における、本発明の加熱加圧法の製造プロセスを説明する。
図３の製造装置における製造プロセスの説明と異なる、回転体４８と、この回転体４８と連動する偏心ローラー５０の動作と、それらを制御する回転体制御部５６、偏心ローラー制御部５５および製造プロセス制御部５７の制御動作に関し主に説明する。【００６２】
予め、所定の組成の導電ペーストを基板３３上に印刷して印刷パターンを形成し、この印刷パターンをプロセス温度で乾燥し、乾燥後の成膜パターン３４を備えた基板３３を、ステージ３２上へ裁置しておく。
製造プロセス制御部５７は、ステージ３２上面と回転軸４９の軸心（中心）までのギャップＧｒ−ｓ５９および間隔５８の値、Ｚ軸方向の基板３３および成膜パターン３４の厚みの値等をそれぞれ記憶手段（図示省略）に予め記憶しておく。【００６３】
間隔５８は、例えば、予め、回転軸４９の回転に伴い変化する点５２と回転軸４９の軸心を結ぶ線と回転軸４９の軸心を通るＺ軸との成す中心角θの値をパラメータとして、「「「回転軸４９の軸心から偏心軸５１の軸心までの長さ」×「ｃｏｓθ」」＋「偏心ローラー５０の半径」」として演算し、その値をテーブルに記憶しておく。
上記それぞれの値の取得手段は当業者に自明な手段から選択する。
成膜パターン３４に印加される偏心ローラー５０の押圧力は、予め、ギャップＧｒ−ｓ５９の値と、サンプルの成膜パターン資料に印加される圧力センサ（図示省略）の値の関係としてテーブルに記憶しておく。【００６４】
この状態から、全体の制御を行う製造プロセス制御部５７の制御ステップの実行に基づいた偏心ローラー制御部５５の制御動作により、偏心ローラー５０の回転軸５１の回転制御（例えば、一方向動作、又は、往復動作制御、往復時の中心角範囲制御および単位時間あたりの往復回数制御、速度制御、回転数制御等）を行うと共に、回転軸４９のＺ軸方向の移動制御を行う。回転制御の開始は、成膜パターン３４に対する偏心ローラー５０の押圧力がゼロから所定の値になるまでの間の任意のタイミングとすることができる。成膜パターン３４に対する偏心ローラー５０の押圧力は、感圧センサ（図示省略）等により取得しておく。【００６５】
回転体および偏心ローラーの制御の態様は種々ある。好ましい例を例示する。
（１）偏心ローラー５０を任意の中心角位置に固定した状態の回転体４８を、Ｚ軸方向下方（基板３３へ向かう方向）へ移動させ、ギャップＧｒ−ｓ５９が所定間隔になったことを検出して、一旦移動停止する。
前記所定間隔は、回転体４８を回転させて偏心ローラー５０上の点５２が回転軸４９の軸心をとおるＺ軸上にきたとき、すなわち、中心角θがゼロ度のとき、偏心ローラー５０により成膜パターン３４に所定の垂直方向の力が作用する間隔を意味する。この「所定の垂直方向の力が作用する間隔」は両者が接する場合から、図１の断面構造を呈する圧力状態の間隔までも含む任意の間隔とする。この間隔の値も、予め、製造プロセスの実行前に、サンプルに基づいて取得しておく。【００６６】
その後、点５２が軌跡５４上を移動するように、偏心ローラー５０および回転体４８を回転制御しながら、回転軸４９の垂直方向（Ｚ軸方向）の移動制御およびステージ３２のＸＹ方向の移動制御を行い、成膜パターン３４へ偏心ローラー５０により垂直方向の力と水平方向の力を印加しながら、偏心ローラー５０と成膜パターン３４との接触位置が、成膜パターン３４のバインダーが破壊されない前の元の位置からバインダーが破壊された所定の深さ４３の位置まで印加する。この結果、最終的に図１で説明した断面構造を有する導電パターンを製造して、製造プロセスは処理を終了する。【００６７】
（２）最初から点５２が軌跡５４上を移動するように、偏心ローラー５０および回転体４８を回転制御しながら、回転軸４９の垂直方向（Ｚ軸方向）の移動制御およびステージ３２のＸＹ方向の移動制御を行い、偏心ローラー５０を成膜パターン３４に接触させ、成膜パターン３４へ偏心ローラー５０により垂直方向の力と水平方向の力を印加しながら、偏心ローラー５０と成膜パターン３４との接触位置が、成膜パターン３４のバインダーが破壊されない前の元の位置からバインダーが破壊された所定の深さ４３の位置まで印加する。この結果、最終的に図１で説明した断面構造を有する導電パターンを製造して、製造プロセスは処理を終了する。【００６８】
図５の実施例も、図３の実施例と同様に、偏心ローラー５０および回転体４８の運動と、ステージ３２の運動と、ギャップＧｒ−ｓ５９の３つのパラメータを以下の現象が発生するように制御する。この現象は、成膜パターン３４に偏心ローラー５０によるＺ軸方向の押圧力とＸＹ平面に沿った水平方向の力を作用させることにより、成膜パターン３４中のバインダー（例えば、バインダー樹脂）の剪断応力以上の力を発生させ、このバインダーを破壊するのと同時に、アルミニウム微粒子等の金属微粒子の塑性変形をおこさせ表面酸化膜を破壊し、隣接する金属微粒子内の結晶子同士が圧力により接合を形成する現象をいう。【００６９】
この偏心ローラー５０によるＺ軸方向の押圧力ＰｖとＸＹ平面に沿った水平方向の力Ｐｈが成膜パターン３４に作用して上記接合が発生している図４の状態のまま、図５におけるＺ軸方向の押圧力を、ギャップＧｒ−ｓ５９の制御により、偏心ローラー５０と成膜パターン３４との接触位置が、成膜パターン３４のバインダーが破壊されない前の元の位置からバインダーが破壊された所定の深さ４３の位置まで印加する。偏心ローラー５０上の点５２が軌跡５４上を移動する間も、ステージ３２の制御も加熱制御も行う。【００７０】
深さ４３の位置は、成膜パターン３４が最終的に図１の状態、すなわち、成膜パターン３４は最終的に導電パターンになるとすると、「導電パターン５は、基板１側とは反対側の「表面及びその近傍」（以下、導電パターンの「加圧面測」と表す）を除いて全体的にバインダー２中にアルミニウム微粒子３が分散された構造を有し、前記導電パターンの「加圧面測」には表面金属アルミニウム層４が形成されている。バインダー２に対するアルミニウム微粒子３の比率は、アルミニウム微粒子３の径にもよるが、導電パターン５の導電率や抵抗値等の求める特性に応じて変わる。」状態となる位置となる。【００７１】
更に前記状態を具体的な例で示すと、図５のアルミニウム粉末を用いた導電パターンに関するＸ線回析スペクトル特性を示す状態となる。
成膜パターン３４が製造プロセスの最終段階で所定の導電パターンとしての特性を有する構成となった後、製造プロセス制御部５７は、偏心ローラー制御部５５、回転体制御部５６およびステージ制御部４５を介して、偏心ローラー５０を成膜パターン３４から漸次離間するＺ軸方向へ駆動制御し、必要なプロセス終了処理を行う。【００７２】
図６に、導電パターンを構成するアルミニウム微粒子内の結晶子の格子歪み特性（図６（ａ））と、Ｘ線回折ピークのシフトの関係の説明図（図６（ｂ））を示す。図６（ａ）の横軸は角度２θで、同じく縦軸は回折強度である。
図６（ｂ）の格子図７４に示すように、結晶格子に矢印方向に引っ張り応力が加わると、結晶格子間隔が広がる。このとき、Ｘ線回折スペクトルを観察すると、元の結晶格子間隔の回折ピーク特性７２と比較して低角度側に回折ピーク特性７１が現れる。【００７３】
一方、格子図７６が示すように、結晶格子に矢印方向の圧縮応力が働くと、結晶格子間隔が狭まり、元の結晶格子間隔を示す回折ピーク特性７２と比較して高角度側に回折ピーク特性７３が現れる。なお、図中、矢印は印加する応力を意味する。
図６の関係に注目すれば、本発明の導電パターンを構成するアルミニウム微粒子の結晶子の結晶格子が圧力印加処理時に印刷・加熱溶媒除去処理後と比較して０．１％以上歪み、この格子歪がアルミニウム結晶の（１１１）面を表すＸ線回折ピークの０．０５°以上のシフトとして観察される。【００７４】
本発明の実施例では、アルミニウム粉末１としてＡｌｆａ  Ａｅｓａｒ（登録商標）製、粒子径：３２５メッシュ以下、純度９９．５％（ｍｅｔａｌｓ  ｂａｓｉｓ）と、アルミニウム粉末２としてＡｌｆａ  Ａｅｓａｒ（登録商標）製、粒子径：１００メッシュ以下３２５メッシュ以上、純度９９．５％（ｍｅｔａｌｓ  ｂａｓｉｓ）とを用いた。【００７５】
図７に、用いたそれぞれのアルミニウム粉末の粒度分布（株式会社堀場製作所製レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置  Ｐａｒｔｉｃａ  ＬＡ−９５０Ｖ２にて測定）を示す。
図７の横軸は粒子径（μｍ）、縦軸（図左側）は（発生）頻度（％）を示す。なお、縦軸（図右側）は通過分積算値（頻度曲線を積分したもの）（％）を示す。
図７のＡｌ粉末（３２５ｍｅｓｈ以下）平均粒径１８．０μｍの特性ａはＡｌ粉末１で、Ａｌ粉末（３２５ｍｅｓｈ以下）平均粒径９３．３μｍの特性ｂはＡｌ粉末２である。【００７６】
なお、図７の粒子径−（発生）頻度特性はＡｌ粉末１の特性ａおよびＡｌ粉末２の特性ｂで、粒子径−通過分積算値特性は、Ａｌ粉末１の特性ｃおよびＡｌ粉末２の特性ｄとも通過分積算値が０から１００まで右肩上がりに立ち上がっている。
Ａｌ（アルミニウム）粉末１は平均粒子径が１８．０μｍ、Ａｌ粉末２は平均粒子径が９３．３μｍと計測された。基板は東レ・デュポン株式会社製カプトン（登録商標）３００Ｈ（膜厚：７５μｍ）とした。【００７７】
導電パターンの製造時、アルミニウム粉末をバインダーとなる東洋紡績株式会社製バイロマックス（登録商標）に３０重量％混合し、自公転式攪拌装置ＡＲＥ−３１０にて３分間攪拌を行い、導電ペーストを製造した。この導電ペーストを用いて、マイクロ・テック株式会社製スクリーン印刷装置ＭＴ−３２０ＴＶと東京プロセスサービス株式会社製スクリーンマスクとを組み合わせてスクリーン印刷を行った。印刷パターンをプロセス（乾燥プロセス）温度１５０℃にて乾燥（成膜パターンを加熱してこの成膜パターン中の溶媒を除去して乾燥）した後、一般的なロールプレス法（株式会社日東反応機製ロールプレス装置使用）および、本願発明の加熱加圧法を施し、アルミニウム微粒子を含む成膜パターン（例えば、印刷パターン）表面に対し水平方向（例えば、基板上面と同じ向き）および垂直方向（例えば、基板上面に対し垂直方向）への圧力印加と、加熱（微粒子間の焼結を促進するため）を行う。前記プロセス温度は、１５０℃以下で０℃を超える値の範囲内の任意の値を採り得る。【００７８】
それぞれの処理前後の特性の比較を行った。
図７の粒子径と頻度のサンプリングデータを下記表１に示す。
【表１】
2011065271.tif 000003
【００７９】
図８にアルミニウム粉末１を用いた導電パターンに関するＸ線回折スペクトル（図８（ｂ））とアルミニウム粉末２を用いた導電パターンに関するＸ線回折スペクトル（図８（ａ））とを示す（株式会社リガク製  試料水平型多目的Ｘ線回折装置  Ｕｌｔｉｍａ  ＩＶを用いて測定）。図８の横軸は角度「２θ／°」を、縦軸は強度「Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（回折強度）」を表す。
図８（ａ）は平均粒径９３．３μｍのＡｌ粉末２の特性、即ち、ローラー加圧後特性ｅ、加圧前特性ｆ、および本発明の加熱加圧後の特性ｇを表す。図８（ｂ）は平均粒径１８．０μｍのＡｌ粉末１の特性、即ち、ローラー加圧後の特性ｈ、加圧前の特性ｉ、および本発明の加熱加圧後の特性ｊを表す。【００８０】
図８の角度「２θ／°」と「Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（回折強度）」のサンプリングデータを下記表２に示す。
【表２】
2011065271.tif 000004
【００８１】
また、観測されたこれらの回折ピークを用いて算出した結晶子サイズと格子間隔、歪、応力を表３に示す。
【表３】
2011065271.tif 000005
【００８２】
表３の上欄は平均粒径９３．３のアルミニウム粉末２の特性ｆ、ｇ、ｅで、下欄は平均粒径１８．０のアルミニウム粉末１の特性ｉ、ｊ、ｈである。
表３から解かるように、アルミニウム微粒子の粒子径に関わらず、本発明の加熱加圧処理を行うことにより、アルミニウム微粒子中の結晶子中の格子歪は０．１２５％となった。このときに下記数１の式【００８３】
（数１）
σ（Ｐａ）＝εＥ（Ｐａ）
但し、σ：応力、ε：歪、Ｅ：ヤング率（Ａｌの場合６９ＧＰａ）【００８４】
を用いて、算出された応力は、アルミニウム微粒子の粒子径に関わらず８６ＭＰａで、一般的なロール加圧法の１７．２ＭＰａに比べて大きい。この結果より、本発明の加熱加圧法は非常に効率的にアルミニウム微粒子内の結晶に応力を発生させることができることが示された。また、このときのシート抵抗は表１に示すようにアルミニウム粉末１に関しては０．８Ω、アルミニウム粉末２に関しては１．０Ωとなった。【００８５】
これらのパターンの断面写真から観察される表面金属アルミニウム層の膜厚が約１μｍであることから、それぞれの抵抗率はアルミニウム粉末１の場合約０．８×１０−５Ω・ｃｍ、アルミニウム粉末２の場合約１．０×１０−４Ω・ｃｍと算出される。これらの例から、本発明のアルミニウム粉末（微粒子）の抵抗率は１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ（金属アルミニウムの抵抗率）以上の範囲内の任意の値をとる。【００８６】
アルミニウム粉末１を用いたペーストにより、ＵＨＦ用のＲＦＩＤアンテナのＩＣパッドを印刷したときのパターン幅変化をレーザー共焦点顕微鏡（株式会社キーエンス製  ＶＫ−９７００）により観察した結果を図９に示す。
図９（ａ）は印刷・加熱溶媒除去処理後の導電パターンの縦横のパターン幅を示し、図９（ｂ）は加熱加圧後の導電パターンの縦のパターン幅を、図９（ｃ）は同じく加熱加圧後の導電パターンの横のパターン幅を示す。図９（ａ）の横のパターン幅ｋは矢印ｋ１と矢印ｋ２の先端間の長さで６２９μｍ、縦のパターン幅ｍは矢印ｍ１と矢印ｍ２の先端間の長さで６０５μｍ、図９（ｂ）の縦のパターン幅ｎは矢印ｎ１と矢印ｎ２の先端間の長さで６２１μｍ、図９（ｃ）の横のパターン幅ｐは矢印ｐ１と矢印ｐ２の先端間の長さで６２９μｍである。【００８７】
図９から読み取った縦横のパターン幅と加熱加圧処理前後の変化率は表４に示すとおりである。
【表４】
2011065271.tif 000006
本発明の加熱加圧法では、アルミニウム微粒子に効率的に大きな応力を発生できるにも拘わらず、パターンの変化率は、上記表４に示すように、縦幅変化率が２．６％、横幅変化率が０％と、非常に小さいことが示された。【００８８】
本発明は、以下に説明する実施態様もとりうる。
導電性基板の製造方法として、導電パターンの抵抗率が１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ以上の範囲内の任意の値をとり、導電パターンを構成するアルミニウム微粒子の結晶子の結晶格子が加熱圧力印加処理時に印刷・乾燥（加熱溶媒除去処理後）と比較して０．１％以上歪み、この格子歪がアルミニウム結晶の（１１１）面を表すＸ線回折ピークの０．０５°以上のシフトとして観察される態様もとりうる。【００８９】
また、導電性基板の製造方法として、成膜パターンを形成し、成膜パターンを加熱してこの成膜パターン中の溶媒を除去して乾燥した後の導電パターンのアスペクト比（パターン高／パターン幅）が０．１以下のときの成膜パターンを形成し、成膜パターンを加熱してこの成膜パターン中の溶媒を除去して乾燥した後のパターン幅と加熱圧力印加処理後のパターン幅とを比較したときのパターン幅変形率が１０％以内とする態様もとりうる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年3月28日(2011.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック基板と、前記基板上に設けた導電パターンからなり、前記導電パターンは、前記基板側とは反対側の表面及びその近傍を除いて全体的に絶縁性の樹脂からなるバインダー中にアルミニウム微粒子が分散された構造を有し、前記表面及びその近傍には前記アルミニウム微粒子が圧延されて結晶格子に歪みを生じ、前記アルミニウム微粒子表面にできる絶縁性の酸化アルミニウム膜が破壊されて前記アルミニウム微粒子同士の導電性接合が形成された表面金属アルミニウム層が形成されている導電性基板であって、
前記アルミニウム微粒子３は、粒径が１０μｍを超える値から１００μｍ以下の範囲内の任意の値を有し、且つ、球状、鱗片状又は樹枝状の内のいずれかの形状を有することを特徴とする導電性基板。
【請求項２】
前記表面金属アルミニウム層は、前記バインダー中にアルミニウム微粒子を任意量分散した導電ペーストにより、基板上に成膜手段を用いて成膜パターンを形成し、前記アルミニウム微粒子を含む前記成膜パターン表面に対し水平方向と垂直方向への圧力印加と、加熱とを行って形成したものとしたことを特徴とする請求項１記載の導電性基板。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記導電パターンの抵抗率を、１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ以上の範囲内で、１．５×１０−５Ω・ｃｍを除く任意の値としたことを特徴とする請求項１又は２記載の導電性基板。
【請求項５】
前記導電パターンの抵抗率が１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ以上の範囲内で、１．５×１０−５Ω・ｃｍを除く任意の値をとり、前記導電パターンを構成するアルミニウム微粒子の結晶子の結晶格子が圧力印加処理時に印刷・加熱溶媒除去処理後と比較して０．１％以上歪み、この格子歪がアルミニウム結晶の（１１１）面を表すＸ線回折ピークの０．０５°以上のシフトとして観察されることを特徴とする請求項１又は２記載の導電性基板。
【請求項６】
絶縁性の樹脂からなる溶媒としてのバインダー中にアルミニウム微粒子を適宜量分散した導電ペーストにより、プラスチック基板上に成膜手段を用いて成膜パターンを形成し、前記成膜パターンを加熱してこの成膜パターン中の前記溶媒を除去して乾燥し、前記アルミニウム微粒子を含む前記成膜パターン表面に対し水平方向と垂直方向への圧
力印加処理と、加熱処理を行い、前記アルミニウム微粒子表面にできる絶縁性の酸化アルミニウム膜を破壊した導電パターンを作成する導電性基板の製造方法であって、
前記バインダー中に分散させる前記アルミニウム微粒子３は、粒径が１０μｍを超える値から１００μｍ以下の範囲内の任意の値を有し、且つ、球状、鱗片状又は樹枝状の内のいずれかの形状を有することを特徴とする導電性基板の製造方法。
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記導電パターンを作製するときの前記加熱時の温度となるプロセス温度を１５０℃以下で０℃を超える値の範囲内の任意の値としたことを特徴とする請求項６記載の導電性基板の製造方法。
【請求項９】
前記導電パターンの抵抗率が１×１０−４Ω・ｃｍ以下で２．６５×１０−６Ω・ｃｍ以上の範囲内で、１．５×１０−５Ω・ｃｍを除く任意の値をとり、前記導電パターンを構成するアルミニウム微粒子の結晶子の結晶格子が圧力印加処理時に印刷・加熱溶媒除去処理後と比較して０．１％以上歪み、この格子歪がアルミニウム結晶の（１１１）面を表すＸ線回折ピークの０．０５°以上のシフトとして観察されることを特徴とする請求項６又は８記載の導電性基板の製造方法。
【請求項１０】
前記成膜パターンを形成し、該成膜パターンを加熱乾燥した後の導電パターンのアスペクト比が０．１以下となるように前記成膜パターンを形成し、加熱乾燥した後のパターン幅と前記圧力印加処理後のパターン幅とを比較したときのパターン幅変形率が１０％以内となるようにしたことを特徴とする請求項６、８乃至９のいずれか１項記載の導電性基板の製造方法。
【国際調査報告】
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